brdf研究论文

科研成就科研综述李小文院士致力于地物光学遥感和热红外遥感的基础研究和应用研究，他创建了Li-Strahler几何光学模型。李小文创建了植被二向性反射Li-Strahler几何光学模型，奠定了地物二向性反射研究李小文中几何光学学派的基础。在对地定量遥感方面，力倡病态反演理论。在赫姆霍兹互易原理在地表遥感中适用性（尺度效应）研究方面，给出赫姆霍兹互易原理用于非均一像元二向性反射的约束条件。李小文在普朗克定律在地表遥感中尺度效应研究方面，建立了适用于非同温地表热辐射方向性的概念模型，首创了普朗克定律用于非同温黑体平面的尺度修正式及一般的非同温三维结构非黑体表面热辐射在像元尺度上

Lambert不包括任何镜面属性，对粗糙物体来说，这项属性是非常有用的，它不会反射出周围的环境。简单来说是一种“磨砂效果”。 Lambert材质可以是透明的，可以在光线追踪渲染中发生折射，但是如果没有镜面属性，该类型就不会发生折射。 平坦的磨光效果可以用于砖或混凝土表面。它多用于不光滑的表面，是一种自然材质，常用来表现自然界的物体材质，如：木头、岩石等。 Lambert radiator 一般来说，辐射面源射向各个方向的辐射亮度是不同的，具有方向性。若辐亮度不随方向x（x为辐亮度方向与平面法线之间的交角）变化，这类辐射体就称为 朗伯辐射体 （Lambert radiator），也称为余弦辐射体。 朗伯辐射体发光强度的空间分布符合余弦定律的发光体（不论是自发光或是反射光），其在不同角度的辐射强度会依余弦公式变化，角度越大强度越弱。 一个均匀的球形余弦发光体，从远处的观察者看来，与同样半径同样亮度的一个均匀发光圆盘无异。太阳看起来近似像一个亮度均匀的圆盘，这表明它接近于一个余弦发光体。此外，日常生活中常见的光源，许多也接近于余弦发光体。  Lambert 光照模型 Lambert光照模型 （Lambert illumination model）用于纯粹的漫反射表面的物体，光源照射到物体表面后，向四面八方反射，产生的漫反射效果。 这是一种理想的漫反射光照模型，比如磨砂的玻璃表面，观察者的所看到的反射光和观察的角度无关，这样的表面称为Lambertian。高端一点的说法就是他表面的亮度是各向同性的。 对于漫反射的物体表面，使用Lambert就足够，但是实际生活中并不存在这种理想的漫反射材质，所以Bui Tuong Phong就提出了Phong模型。 Blin-Phong光照模型 这个模型作为Phong光照模型的改进，在表现上基本与Phong模型一致，但是性能上却优化了很多。下图为对比图： 双向反射分布函数 （Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF）用来定义给定入射方向上的辐射照度（Irradiance）如何影响给定出射方向上的辐射率（Radiance）。 更笼统地说，它描述了入射光线经过某个表面反射后如何在各个出射方向上分布——可以是从理想镜面反射到漫反射、各向同性（Isotropic）或者各向异性（Anisotropic）的各种反射。光线照到一个物体，首先产生了反射，吸收和透射，所以BRDF的关键因素即为多少光被反射、吸收和透射（折射）了，是怎样变化的。这时的反射多为漫反射。 然而，要想知道这些光线反射透射的变化就需要清楚三样东西——物体的表面材质、光线的波长（即它是什么样的光，是可见太阳光，节能灯光还是紫外线）和观察者与物体之间的位置关系。 三维世界角度可以类似是球体的，光线角度除了纵向180°的变化，还有横向360°的不同发散方向。会有相应的入射光，反射光，入射角和反射角，它们在物体表面的法平面和切平面上的关系成为了BRDF的关键参数。 由于人类眼睛对光的特殊敏感性，我们之所以能看到物体都是通过光线在物体上的发射和转移实现的。而 双向反射分布 这样的函数表示可以更好地描述光线在物体上的变化，反射光线同时发向分布在法线两边的观察者和光源两个方向，从而使人在计算机等模拟环境下，视觉上可以看到更好的物体模拟效果，仿佛真实的物体存在。 在计算机图形学中实现BRDF理论模型的一个方法是用微小面元对物体表面进行建模，每一个小平面都是表面上的一个小平面镜，具有随机的大小和角度。这些小平面通常被赋予一个高斯分布的尺寸和角度。 . 正态分布 （Normal distribution），也称“ 常态分布 ”，又名 高斯分布 （Gaussian distribution），最早由A.棣莫弗在求二项分布的渐近公式中得到。.高斯在研究测量误差时从另一个角度导出了它。.拉普拉斯和高斯研究了它的性质。 是一个在数学、物理及工程等领域都非常重要的概率分布，在统计学的许多方面有着重大的影响力。 正态曲线呈钟型，两头低，中间高，左右对称因其曲线呈钟形，因此人们又经常称之为钟形曲线。 对于一般的材质采用BRDF(bidirectional reflectance distribution function)可以很好的表达，而对于皮肤来说因为其具有半透明属性光线会在皮肤的表层进行多次散射，散射根据其通过的路径衰减，简单来说就是光线会扩散到周围，这对于表现皮肤的质感起到很大作用。 模拟透明物体的方法有很多，例如Volumetric Path Tracing，Volumetric Photon Mapping和BSSRDF（Bidirectional Surface Scattering Reflectance Distribution Function）。BSSRDF目前是主流技术，其和BRDF的不同之处在于，BSSRDF可以指定不同的光线入射位置和出射的位(见下图)。Jensen在2001年的论文是次表面材质建模最重要的一篇论文[Jensen, Henrik Wann, Stephen R. Marschner, Marc Levoy, and Pat Hanrahan. 2001. "A Practical Model for Subsurface Light Transport." In Proceedings of SIGGRAPH 2001.]，推导了许多重要的物理公式，计算模型，渲染时的参数转换，以及测量了许多生活中常见材质的散射系数等等。大部分后来的论文都是在基于这篇文章中的理论的一些提升。 对于BRDF模型来说，一次反射光照的计算是在光线交点的法线半球上的球面积分。而对于BSSRDF来说，每一次反射在物体表面上每一个位置都要做一次半球面积分，是一个嵌套积分。 其中BSSRDF的定义是： Rd只接受一个标量参数，这个参数的意义是光线入射位置和初设位置的曼哈顿距离。直观的理解就是，BSSRDF尝试将光线在物体表面内部中数千次的散射后所剩余的能量用一个基于入射点和出射点之间距离的函数去近似只接受一个标量参数，这个参数的意义是光线入射位置和初设位置的距离。也就是说，BSSRDF尝试将光线在物体表面内部中数千次的散射后所剩余的能量用一个基于入射点和出射点之间距离的函数去近似。这个近似则是基于几个假设： 1. 次表面散射的物体是一个曲率为零的平面 2. 这个平面的厚度，大小都是无限 3. 平面内部的介质参数是均匀的 4. 光线永远是从垂直的方向入射表面。 正因为有这些假设，所以很容易把出射光的强度与出射点和入射点之间的距离用一个函数去近似。而真实的模型往往比理想中要复杂的多，光线也有可能从各个角度入射，因此通过BSSRDF渲染的结果会有一定误差。 Rd的求解非常复杂，通过近似可以得到 有的可以得到： 可以看出和自然指数有关系。 上面所说模型都只能运用在理想的材质下，要么理想漫反射，要么理想镜面反射，这样渲染出来的物体就很假，真实的情况是漫反射和镜面反射都需要依据材质特征和物体表面 微平面分布 (Microfacet Distribution)特征。 Cook-Torrance 光照模型将物体粗糙表面（ rough surface）看作由很多微小平面（微平面）组成，每一个微平面都被看作一个理想的镜面反射体，物体表面的粗糙度由微平面斜率的变化来衡量。一个粗糙表面由一系列斜率变化很大的微平面组成，而在相对平滑的表面上微平面斜率变化较小。

李小文本词条是多义词，共6个义项中国国内遥感领域泰斗级专家代表作《Geometric-Optical modeling of a conifer forest canopy》李小文（—），四川自贡人，籍贯安徽贵池（今池州），著名遥感学家、地理学家，中国国内遥感领域泰斗级专家。基本信息出生日期 1947年3月2日去世日期 2015年1月10日国籍 中国出生地 四川自贡民族 汉中文名 李小文学业信息毕业院校 加州大学圣塔芭芭拉分校职业信息职业 教育科研工作者主要成就 Li-Strahler 几何光学创始人 Li-Strahler 几何光学学派的创始人 2001年当选为中国科学院院士作品信息代表作品 《Geometric-Optical modeling of a conifer forest canopy》等收起人物经历教育经历1968年毕业于成都电讯工程学院（今电子科技大学）。1978年考入中国科学院地理所二部（遥感所前身）攻读硕士学位。1979年赴美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校地理系留学。1981年获地理学硕士学位。1985年获加利福尼亚大学地理学博士学位和电子工程与计算机科学硕士学位。工作经历1986年底，学成回中国任中国科学院遥感应用研究所图像处理室主任、中国科学院遥感信息科学重点实验室研究员。1999年，就职于北京师范大学；同年创建了遥感与地理信息系统研究中心。2001年，当选为中国科学院院士。2002-2007年，任中国科学院遥感应用研究所所长。2003年，联合中国科学院遥感应用研究所和北京师范大学组建遥感科学国家重点实验室。2005年，组建中国教育部创新团队。2012年，任电子科技大学资源与环境学院首任院长。主要成就科研成就科研综述李小文院士致力于地物光学遥感和热红外遥感的基础研究和应用研究，他创建了Li-Strahler几何光学模型。李小文创建了植被二向性反射Li-Strahler几何光学模型，奠定了地物二向性反射研究李小文中几何光学学派的基础。在对地定量遥感方面，力倡病态反演理论。在赫姆霍兹互易原理在地表遥感中适用性（尺度效应）研究方面，给出赫姆霍兹互易原理用于非均一像元二向性反射的约束条件。李小文在普朗克定律在地表遥感中尺度效应研究方面，建立了适用于非同温地表热辐射方向性的概念模型，首创了普朗克定律用于非同温黑体平面的尺度修正式及一般的非同温三维结构非黑体表面热辐射在像元尺度上的方向性和波谱特征的概念模型。李小文的遥感基础研究工作得到了中国国家自然科学基金委和中国国家科委的持续支持，并与中国以外的国家合作；据2018年7月北京师范大学地理学与遥感科学学院官网显示，李小文正在主持进行的研究项目及研究计划有：中国国家“九五”攀登预选项目“地球表面能量交换的遥感定量研究”（1997～2000），中国国家863计划项目“机载多角度、多光谱成像系统”（1998～2000），美国国家宇航局（NASA）项目“热辐射方向性模型”（1998～2000），中国国家自然科学基金“用热点卫星数据研究地表的热点效（49971059）”（2000～2002），中国国家重点基础研究发展规划（九七三）项目“地球表面时空多变要素的定量遥感理论及应用”（2000-2005）。科技成果李小文先后主持国家自然科学基金重点项目，国家攀登项目，国家973项目等重大遥感基础研究项目，1994年获中国科学院自然科学一等奖，2000年获中国高校科学技术一等奖。主要论文据2018年7月北京师范大学地理学与遥感科学学院官网显示，李小文已发表研究论著160余篇/部，研究成果和水平得到了国际公认，研究论文被国内外科研人员广泛引用，论文有28篇被SCI收录，38篇SCI引用557次，44篇被EI收录，19篇被CSCD收录。其1981年的硕士论文1985年被美国权威著作《遥感手册（第二版）》收入，1985年论文于1997年入选国际光学工程学会“里程碑系列”，SCI引用113次；1990年获国际劳力士雄才伟略奖，国际权威性“Marquis科技名人录”97年第4版传主。主要论文LI, X., 1981, An Invertible Coniferous Canopy Reflectance Model. MA. Thesis. University of California, Santa , X., and STRAHLER, ., 1985, Geometric-Optical modeling of a conifer forest canopy, IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing, GE-23 (5): 705-721. Collected in SPIE's Milestone Series of Selected Reprints on Optical Remote Sensing Theory and Measurement, ed. J. A. Smith, pp. 88-104, SPIE Optical Engineering Press, , X., and STRAHLER, ., 1986, Geometric-Optical bidirectional reflectance modeling of a conifer Forest Canopy. IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing, GE-24 (6): , X., and STRAHLER, A. H., 1988, Modeling the gap probability of a discontinuous vegetation canopy. IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing, 26 (2): , X., and STRAHLER, ., 1992, Geometric-Optical bidirectional reflectance modeling of the discrete crown vegetation canopy: Effect of crown shape and mutual shadowing. IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing, 30 (2): 276-292.展开表格教学成就人才培养教学方面，李小文教授在中科院研究生院、北京师范大学、北京大学、清华大学为研究生举办了遥感科学的系列讲座及专题讲座，指导了多名博士，硕士生，推动中国在短期内形成了一支具有创新能力的遥感机理的研究和试验研究队伍。在培养学生方面，李小文有两个理念：一是有教无类；二是因材施教。获得荣誉时间荣誉/表彰1990年国际“Rolex”雄才伟略奖首都劳动奖章1994年中国科学院自然科学一等奖[1]2000年首都劳动奖章[1]2001年中国高校科学技术一等奖[1]展开表格社会任职任职信息曾任北京师范大学遥感与GIS研究中心主任，地理学与遥感科学学院教授、博士生导师，北京师范大学地理学与遥感科学学院名誉院长，长江学者特聘教授，中科院遥感与数字地球研究所研究员。人物评价李小文被网友认为像《天龙八部》里的扫地僧，但他自己不争辩也不赞同。有人将李小文他与陶渊明等魏晋名士相提并论，“外表不羁但是有着仙风道骨”；一位大学同学盛赞他，“维护了传统知识分子的风骨、本色、随性”。李小文这种被神化的“扫地僧”精神和气质，可以说是对时下知识精英界“精致的利己主义”的一种批判和反讽，也是对知识阶层期许。（新京报评）在现在的学术界，像李小文这样的个性学者也并非个例，我们真正缺的，是包容不同个性人才的制度环境。相比围观李小文们的“怪”，我们更应该关注这些“怪人”的生存处境。（齐鲁晚报评）李小文老师身上有侠气，不拘小节、潇洒随性、喜欢喝酒。他从来不反对学生的意见，会用打赌的方式让学生勇敢尝试，他曾在博客里提到“老师合格的标准”：就是让学生做自己的掘墓人。（人民网评）李小文是遥感基础研究领域最顶尖的两三位科学家之一。（波士顿大学地理系主任Strahler教授评）李小文先生谦逊朴实、宽厚待人，深受学界及各行业人士的衷心爱戴，被称为“布鞋院士”，被评为“感动师大”新闻人物。先生治学严谨，淡泊名利，为我国科学事业鞠躬尽瘁，是我国定量遥感科学的一面旗帜。[1]个人生活健康状况2015年1月10日13时05分，在北京逝世，享年68岁。后世纪念保留博客2015年1月10日18时，在李小文常去的博客网站科学网，该网站编辑部发文向李小文老师表示深切悼念，并表示李小文的科学网博客将会永久保留，科学网也会尽快建立专题以专门悼念李小文老师。他的学生则在博客发文：恩师，一路走好。在天堂，您的身体再也不会阻止您喝酒了。设立基金2015年1月25日，北京师范大学在北京发起并设立以中国著名遥感学家李小文名字命名的公益基金，旨在推动地理学与遥感科学的学科建设和人才培养。李小文基金将用于支持地理学与遥感科学的学科建设，引进高层次教学科研人才，培养和造就具有国际领先水平的学科带头人；支持人才培养，设立奖教金，奖励师德高尚、教学科研成绩突出的教师，扶持青年教师和科研工作者；设立奖助学金，奖励和自主品学兼优、执着科研的学生。参考资料

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